II.1 INTRODUCTION
Dans le domaine du laminage, parvenir à prédire
et à augmenter la durée de vie des cylindres de travail peut
permettre à l'entreprise de réaliser d'importantes
économies. Lorsqu'un cylindre est cassé ou trop usé, il
faut non seulement le changer, mais il faut aussi parfois changer son support.
En outre il faut arrêter la chaîne de production et mettre les
pièces au rebut.
Au cours du laminage, différents modes d'endommagement
peuvent entraîner un changement d'outillage. On distingue principalement
l'usure, la fatigue et la déformation plastique. Nous nous
intéresserons plus particulièrement ici au problème de
fatigue thermique.
II.2 CONTRAINTES ET FATIGUE THERMIQUE DES CYLINDRES
La figure II.1 présente un faciès typique de
faïençage, c'est-à-dire le fin réseau de
fissures induit par fatigue thermique qui se développe dans les
conditions de laminage sans glissement du métal sur le cylindre et
provoque, à terme, une dégradation de l'état de surface
des cylindres. Ce processus de fatigue thermique est induit par l'histoire
thermique de la couche extérieure du cylindre [17].
Figure II.1 Faïençage thermique
d'un cylindre de laminage à chaud [13].
II.2.1 CONTRAINTES THERMIQUES EN SURFACE DES CYLINDRES
Du fait des hétérogénéités
de la température induites par le contact et de leurs degrés de
liaison avec leur environnement, des contraintes élastiques voir
élastoplastiques vont se développer en surface des cylindres.
Considérons la surface d'un cylindre soumis à un chargement
thermique superficiel (figure II.2).
Pour des perturbations thermiques modérées, les
déformations induites sont élastiques et peuvent être
calculées par les équations de la
thermoélasticité [17] :
( 1 + v ) ( P
8 = a + 3 v +a
· AT
) II. 1
E E
Oil ; E, a ,v , sont respectivement le
module élastique, le coefficient d'expansion linéaire et
le coefficient de Poisson, AT variation de
température et P représente la pression de contact.
Figure II.2 Contrainte thermique dues à
une perturbation thermique superficielle [17].
La profondeur de pénétration thermique et de
l'ordre de 6 aAt 0 et, pour des temps de contact
brefs, petite devant les dimensions du cylindre. En première
approximation, le reste de la pièce frette donc la bande
perturbée thermiquement, lui imposant en tout point M des
déformations
8 11=8 22 = 0 : la bande perturbée
thermiquement ne subit qu'une déformation 8 33 et, la surface
étant libre, 8 33=0. On en déduit facilement que :
a EAT
II.2
a 11= a 22=
( 1-v)
( 1 + v)a AT
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